2021/11/23
Considerazioni tecniche per il controllo del ESD (nastro) nella fabbricazione di elettronica
La padronanza del controllo di ESD è stata sempre critica a realizzare gli alti rendimenti di produzione e diventerà ancor più importante nei prossimi anni. Mentre l'industria ha una comprensione solida della sicurezza di ESD nelle operazioni manuali che fanno partecipare il personale, c'è stanza per miglioramento nelle applicazioni automatizzate. Per essere efficaci, i programmi di controllo di ESD devono assicurare che l'attrezzatura di movimentazione automatizzata sia capace di trattamento dei dispositivi altamente sensibili di domani.
Il costo di ESD
Il ESD urta la produttività e l'affidabilità di prodotto in virtualmente ogni aspetto dell'ambiente elettronico. Malgrado lo sforzo ha fatto negli ultimi dieci anni, ESD ancora costa a miliardi dell'industria elettronica di dollari ogni anno. Gli esperti nell'industria attribuiscono i 8 stimati - 33% di tutte le perdite del prodotto da causare da ESD. Il singolo costo di questi dispositivi stessi varia da alcuni centesimi per un diodo semplice a diverse centinaia dollari per gli ibridi complessi. Tuttavia, il danno di ESD colpisce più appena la perdita di dispositivi. Colpisce i rendimenti di produzione, i costi di produzione, la qualità del prodotto e l'affidabilità, relazioni del cliente ed infine, redditività.
Per le facilità automatizzate odierne, i metodi convenzionali di controllo di ESD devono essere riesaminati ed i nuovi metodi si sono applicati. L'attrezzatura automatizzazione dell'assemblea è capace di elaborazioni delle 4.000 - 20.000 componenti un l'ora. A queste velocità, ha progettato male l'attrezzatura che è permessa fare pagare i dispositivi può danneggiare un gran numero di componenti in un lasso di tempo molto breve. Forse ancora più importante, un evento di ESD può a sua volta danneggiare l'attrezzatura automatizzata.
Il ESD genera una quantità significativa di disturbo elettromagnetico (EMI). La EMI che deriva da un evento di ESD è spesso abbastanza potente interrompere il funzionamento dell'attrezzatura di produzione. L'attrezzatura controllata dai microprocessori è particolarmente suscettibile danneggiare poichè funzionano nella stessa gamma di frequenza come la EMI a partire dagli eventi di ESD. Confuso spesso un errore di software o un impulso errato nel sistema, la EMI può causare vari problemi di funzionamento dell'attrezzatura, quali le interruzioni, gli errori di software, la prova e le inesattezze di calibratura come pure maltrattare. Tutti possono causare il danno componente fisico significativo e colpire i rendimenti di produzione. Le influenze di EMI tendono ad essere casuali in natura e possono colpire l'attrezzatura attraverso la stanza, ma lasciano l'attrezzatura in cui l'evento di ESD ha accaduto non trattato. Ciò può rendere la posizione dell'evento di ESD difficile individuare.
Che cosa è ESD?
Il ESD, dichiarato semplicemente, è il trasferimento rapido di una carica elettrostatica fra due oggetti. Il ESD accade quando due oggetti dei potenziali differenti entr inare contatto diretto a vicenda. Risultati di carico quando elettroni di guadagni della superficie di un oggetto da essere - fatto pagare e un altro oggetto perde gli elettroni dalla sua superficie per diventare positivamente - fatti pagare negativamente. Il carico triboelettrico accade quando un trasferimento di elettroni deriva da due oggetti che entr inare contatto a vicenda e poi che separano. Uno di tre eventi è solitamente la causa di danneggiamento di ESD dei dispositivi: scarica elettrostatica diretta al dispositivo; scarica elettrostatica dal dispositivo; o il campo ha indotto gli scarichi. Ci sono parecchi modelli usati per caratterizzare come i dispositivi sono danneggiati – il modello del corpo umano (HBM), il modello di macchina (millimetro), il modello fatto pagare del dispositivo (CDM) e l'effetto dei campi elettrici sui dispositivi. In una funzione automatizzata dell'assemblea, gli ultimi tre modelli o modi sono la più grande causa di preoccupazione.
Il millimetro di danno è che cosa accade quando una componente della macchina scarica tramite un dispositivo. L'attrezzatura automatizzazione dell'assemblea usa vari metodi quali i trasportatori per muovere e guidare i dispositivi con il processo di montaggio. La progettazione delle attrezzature difficile può indurre i sistemi di trasporto ad accumulare le spese significative che finalmente scaricheranno tramite i dispositivi.
Il danno di CDM accade quando il dispositivo scarica ad un altro materiale. Quando una tassa si accumula in un dispositivo, dissiperà tramite un conduttore sul dispositivo quando il dispositivo è disposto in contatto con una superficie con una poca tassa.
L'influenza dei campi elettrici (E-campi), o lo spazio che circonda una carica elettrica, può indurre un dispositivo fatto pagare a polarizzare. La polarizzazione crea una differenza di potenziale, che può indurre il dispositivo a scaricare ad una tassa opposta, causando due scarichi o eventi dell'equalizzazione.
Identificazione del ESD
Mentre moltissima attenzione è spesa sull'impedire il ESD causato da HBM, gli studi recenti hanno indicato che meno di 0,10% di tutto il danno documentato realmente è derivato dal personale senza collegamento a terra che tocca ai i prodotti ESD sensibili (ESDS).
Gli studi hanno concluso che 99,9% di danno di ESD sono provenuto dagli altri modelli, specificamente CDM.
Il controllo di ESD incluso in macchinario è essenziale ma problematico. Per efficacemente controllare l'accumulazione statica, sia gli eventi di CDM che di millimetro ESD devono essere impediti. Il primo punto nello sviluppare un programma di controllo di ESD è di identificare esattamente dove gli eventi di ESD accadono o sono probabili accadere. Un buon posto da cominciare è di fare due domande primarie: in primo luogo, è l'attrezzatura correttamente ha collegato; ed in secondo luogo, tratta i dispositivi in tal modo che non generano la tassa statica sopra un livello accettabile? Per completamente essere preparato per il trattamento dei dispositivi del futuro, l'attrezzatura dovrebbe essere capace di trattamento delle componenti con una tolleranza di ESD poco quanto 50 V. Seguire è una lista ofdocumented le aree conosciute per fare pagare i dispositivi, aumentanti la probabilità della a
Evento di CDM ESD
Operatori di IC. I CI sono tipicamente altamente fatti pagare mentre attraversano l'attrezzatura e successivamente sono scaricati come parte dell'operazione normale. Secondo gli studi recenti, gli operatori di IC hanno causato le considerevoli perdite del rendimento dovuto CDM.
Componenti della Nastro-e-bobina. I problemi sono stati documentati sulle componenti che fanno pagare mentre sono sulle bobine.
Pacchetti del gel. Se i metodi di controllo adeguati di ESD non sono sul posto, i chip di IC possono essere altamente fatti pagare mentre sono tolti della fodera inferiore appiccicosa e poi immediatamente sono scaricati dagli anelli che li rimuovono.
PCBs ha montato in pannelli di plastica. I pannelli di plastica usati regolarmente per PCBs d'abitazione possono fare pagare ordinariamente agli alti livelli stessi una volta trattati, successivamente facendo pagare il PCBs stessi. Le assemblee successivamente sono scaricate durante il trattamento normale dell'operatore.
Incavi della prova. L'operazione normale può indurre gli incavi della prova a fare pagare e poi scaricare nei dispositivi.
Coperture di plastica sopra gli incavi della prova. I campi dalle grandi coperture di plastica richieste per proteggere gli operatori durante le prove ad alta tensione sono spesso abbastanza forti danneggiare i dispositivi nell'ambito della prova.
Impedire accumulazione di ESD
Nell'impedire o nella riduzione del danno di millimetro, è critico che l'attrezzatura è collegata correttamente mentre nel moto. Tutte le parti dell'attrezzatura che entr inare contatto con ai i dispositivi statico sensibili devono avere un percorso collegante sufficiente per dissipare la tassa accumulata. La messa a terra adeguata delle superfici conduttive e che tende a dissipare impedisce l'accumulazione della tassa statica sulle componenti della macchina e le elimina come fonte di eventi tassa-creare di ESD.
La messa a terra da solo, tuttavia, non impedirà tutti gli eventi di CDM ESD accadere. Il carico componente è un problema molto più provocatorio da risolvere, soprattutto perché la maggior parte dei componenti elettronici contengono gli isolanti come componente della loro progettazione. I materiali isolanti accumulano naturalmente una tassa e collegare i materiali a massa non rimuove o non riduce la tassa statica. Quando la tassa non può essere rimossa o evitata, la ionizzazione dell'aria è spesso il metodo più efficace di neutralizzazione della tassa sugli isolanti o sui conduttori isolati. Nel caso di attrezzatura automatizzata, gli ionizers dell'aria possono essere montati dentro le camere trattate. Creare i mini ambienti accludendo le macchine specifiche e montando gli ionizers dentro è un'altra opzione.
Strumenti di misura di ESD
Una volta che le contromisure di ESD esistono, è importante verificare che stiano funzionando correttamente. Il controllo di processo continuo è raccomandato sopra le verifiche periodiche del programma di ESD perché le contromisure di ESD verranno a mancare spesso. Per questo motivo, se e quando il guasto accade, dovrebbe essere identificato appena possibile per impedire il danno di ESD.
Parecchi metodi di prova esistono per convalidare l'integrità del percorso a terra alle parti dell'attrezzatura e per misurare se le macchine stanno facendo pagare i dispositivi. Nel selezionare i migliori strumenti di misura, consideri il livello sicuro della tassa di essere misurato e di selezionare uno strumento che può misurare all'interno di quella gamma. Noti la dimensione dell'area da misurare e se il gioco è riparato fra la superficie dell'oggetto da misurare e lo strumento.
La tassa statica d'identificazione e di misurazione dentro attrezzatura automatizzata presenta le sfide specifiche. Il problema con la maggior parte dei metodi convenzionali è che non sono adatte specialmente ad attrezzatura automatizzata. La maggior parte richiedono il contatto diretto con l'oggetto fatto pagare o richiedono il dispositivo di essere rimossi dall'oggetto, rendente lo necessario prendere l'attrezzatura fuori linea per fare la prova. Per evitare il tempo di produzione perso, le soluzioni alternative sono necessarie per le spese di misurazione dentro l'attrezzatura.
Per misurare la tassa statica senza operazione d'interruzione dell'attrezzatura, gli assemblatori possono montare i sensori o le sonde dentro l'attrezzatura o montare i rivelatori statici di evento (SED) sui dispositivi stessi. Due opzioni per il montaggio degli strumenti dentro attrezzatura includono i sensori statici e i fieldmeters elettrostatici elettrostatici speciali e del voltometro con le piccole sonde. I sensori statici incorporano i circuiti molto alti dell'impedenza dell'input e possono essere montati dentro attrezzatura automatizzata. Ciò li permette di misurare il campo generato da una parte fatta pagare mentre si muove con il processo. Nel migliore dei casi, il sensore dovrebbe essere montato vicino alla parte come possibile. Poiché non richiede l'annullamento dei campi attuali, è ideale per le spese di misurazione sulle parti che si muovono tramite le alte macchine di capacità di lavorazione.
I voltometri elettrostatici e i fieldmeters elettrostatici con le piccole sonde offrono un'opzione alternativa per il controllo dentro l'attrezzatura. Le sonde sono abbastanza piccole che possono essere disposte nelle posizioni critiche per misurare la tassa sulle componenti mentre passano vicino. Tuttavia, la cura deve essere presa quando le monta per assicurarsi che prendano le misure accurate e non interferisce con l'impiego delle attrezzature. Parecchi fattori possono colpire l'accuratezza delle loro misure, compreso l'orientamento della superficie fatta pagare riguardo alla sonda come pure la dimensione, la velocità e la distanza della parte dalla sonda. SEDs è sensori minuscoli abbastanza piccoli adattarsi su un circuito.
Sono destinati per misurare l'impulso di corrente in un evento di ESD e possono essere controllati otticamente mentre attraversano l'attrezzatura di funzionamento. SEDs è ideale per la verifica se l'attrezzatura sta generando i livelli pericolosi della statico-tassa. Vari tipi sono disponibili, ciascuno con le caratteristiche varianti. Tuttavia, molti devono essere rimossi dal dispositivo ed essere disposti in strumentazione separata per accertare di se un evento di ESD realmente ha accaduto.
Inseguimento automatizzazione in un ambiente di ESD
Se un evento di ESD accade, i dati hanno fornito da un sistema di tracciamento del dispositivo possono aiutare rapidamente gli assemblatori ad identificare le componenti nocive ed a contenere l'impatto. In un modello di sistema di tracciamento del dispositivo, un lettore di codice a barre è installato ai vari punti in tutto il processo di fabbricazione per leggere i codici a barre (o i 2D codici) applicati ai dispositivi. Tipicamente, i lettori di codice a barre esplorano i codici a barre sul dispositivo prima che il dispositivo entri in una stazione ed ancora dopo che esce. Ciò documenta il tipo di procedura che è stata eseguita, l'attrezzatura cui la ha eseguita ed attacca un tempo/timbro data per quando ha accaduto.
Mentre gli strumenti del monitoraggio di ESD producono tutti i tipi di dati, il lettore di codice a barre fornisce il solo collegamento fra il numero di serie di ogni dispositivo ed i dati ha fornito dallo strumento. Per esempio, quando la calibratura dell'attrezzatura è alterato dovuto EMI da un evento di ESD, i dati hanno generato dal sistema di tracciamento del dispositivo possono contribuire ad identificare specificamente che i bordi sono stati danneggiati dopo la calibratura dell'attrezzatura sono stati alterati. Non è necessario più da tirare, rottamare, o riprenda gli interi lotti a causa dei dati insignificanti.
Nel selezionare un lettore di codice a barre, l'attenta riflessione dovrebbe essere fatta per assicurarsi che non introduca il rischio supplementare per gli eventi di ESD. I circuiti stampato, i circuiti integrati ed altre componenti elettricamente sensibili usano tipicamente piccoli, codici a barre ad alta densità per conservare lo spazio, rendente la difficile affinchè alcuni lettori esplorino da una distanza. Quando l'esame di grande prossimità è impiegato, il lettore di codice a barre può sviluppare una tassa statica secondo se è usato su una superficie non conduttiva. Se il lettore stesso ha sviluppato una tassa ed è introdotto in grande prossimità con una componente sensibile, un evento di ESD potrebbe accadere, potenzialmente danneggiando la componente. Una certa fabbricazione environmentsutilize una soluzione alternativa montando l'analizzatore dopo l'applicazione dello spruzzo antistatico speciale, che non è senza suo proprio rischio.
In primo luogo, il rivestimento deve completamente riguardare l'area per l'efficacia massima; le aree scoperte rimangono al rischio. Inoltre, gli spruzzi antistatici possono logorarsi col passare del tempo e richiedere la sostituzione tempestiva. Senza una misura accurata del periodo dell'efficacia di uno spruzzo, le società neanche sprecano i soldi applicando troppo, o mettono le loro componenti al rischio utilizzandole in un ambiente non protetto. Come soluzione alternativa, i lettori di codice a barre miniatura ora sono disponibili con un rivestimento unico del nichel e le etichette resistenti di ESD per la sicurezza massima di ESD. Queste unità sono stimate per gli scarichi fino a 8kV e caratterizzano una resistività di superficie di meno di ² di 10-9 * di 10 Ω/inch.
ESD di valutazione che tratta le capacità
Secondo la tecnologia dell'associazione di ESD la carta stradale ha liberato nel 2005, livelli della sensibilità a ESD in dispositivi si pensa che cada così minimo, che gli assemblatori devono agire rapidamente per assicurarsi che potessero trattare i nuovi livelli. Gli assemblatori certificati al ANSI/ESD S20.20, la norma di associazione di ESD per lo sviluppo di un programma della scarica elettrostatica, già hanno fatto gran parte del lavoro nella preparazione per i dispositivi sensibili di domani. Per quei produttori che sono incerti delle capacità di tensione della loro attrezzatura automatizzata, la carta stradale di ESD fornisce la direzione:
Determini le capacità ESD controlle dei processi di trattamento della funzione.
Assicuri che tutti i dispositivi o lavorazione con utensili a massa conduttivi che contattano i dispositivi sensibili siano collegati.
Assicuri che la tensione massima abbia indotto sui dispositivi sia tenuta inferiore a 50 V.
A seguito dei requisiti descritti in S20.20 aiuterà i responsabili a valutare i livelli della sensibilità delle componenti che sono montate nella loro funzione ed ad identificare le edizioni di ESD ad ogni fase nel processo, dalla ricezione e dall'inventario con l'assemblea, la prova, la ripresa e spedire. Usando le contromisure appropriate di ESD, i responsabili avranno i dati disponibili a loro per articolare le capacità della loro funzione dal livello di tensione.
Conclusione
L'industria di prodotti elettronici di consumo ha testimoniato la crescita fenomenale durante questi ultimi anni. Gli analisti industriali hanno attribuito questa crescita in parte alla convergenza dei mercati precedentemente separati adi audio, adi video ed alla adi tecnologia dell'informazione basati a digitale per creare gli apparecchi elettronici avanzati. Come questi dispositivi rapidamente guadagni le nuove capacità, essi stanno aumentando la loro sensibilità di ESD quasi come rapidamente. Per essere competitive nella fabbricazione di elettronica domani, le facilità devono lavorare verso la padronanza dell'oggi di controllo di ESD.
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